Çevresel faktörlerin hava araçlarında kullanılan ısı değiştirici tasarımına etkisi
The effect of environmental factors on the design of heat exchanger used in aircraft
- Tez No: 966117
- Danışmanlar: PROF. DR. NAFİZ KAHRAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, uçakların Çevresel Kontrol Sistemi (ECS) için motordan alınan motor tahliye havası verileri kullanılarak, hava-hava tipinde iki geçişli çapraz akışlı bir ısı değiştiricinin performans optimisazyonu incelenmiştir. Farklı uçuş fazları (yer ve tırmanış) için kütlesel debi, sıcaklık ve basınç değerleri dikkate alınarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) analizleri ve hesaplamaları gerçekleştirilmiş, sistemin değişen irtifa koşullarındaki davranışı modellenmiştir. Modelleme sürecinde, 0,208 ve 0,322 kg/s'lik kütlesel debiler, 540,75–702,2 K ve 373,75–298,86 K sıcaklık aralıkları ile 3,2–1 bar arası mutlak basınç değerleri kullanılmıştır. Isı değiştirici performansı; sıcaklık dağılımı, ısı transferi ve basınç düşümü açısından değerlendirilmiş, ayrıca standart tasarım denklemleriyle yapılan boyutlandırma hesapları CFD sonuçlarıyla doğrulanmıştır. Çalışma sonucunda, farklı uçuş koşullarının ısı değiştirici tasarımı üzerinde önemli etkiler yarattığı görülmüş; verimli çalışma için tasarım parametrelerinde optimizasyona ve işletme koşullarında düzenlemelere ihtiyaç duyulduğu ortaya konmuştur. Bu kapsamda, yer koşullarında analitik hesap ve CFD analiz sonuçları karşılaştırıldığında sıcak akışkan çıkış sıcaklığında %7.69, soğuk akışkan çıkış sıcaklığında ise %26.17 oranında sapmalar oluşmuştur. Bu sapmaların sebebi analitik modellerin türbülans dağılımı ve üç boyutlu sıcaklık gradyanlarını yeterince temsil edememesidir.30.000 ft tırmanış koşulunda ise sıcak akışkan çıkış basıncında %7.56, soğuk akışkan çıkış basıncında %12.32 sapma meydana gelmiş, bu durum yüksek irtifada hava yoğunluğunun azalmasına bağlı olarak ısı transfer katsayısının azalmasından ve akış kontrolünün zorlaşmasından kaynaklanmaktadır. Elde edilen bulgular, uçak ECS sistemlerinde kullanılan ısı değiştiricilerin performans ve verimliliğinin artırılmasına katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, the performance optimization of a two-pass cross-flow air-to-air heat exchanger is investigated using bleed air data extracted from the aircraft engine for the Environmental Control System (ECS).Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were performed by incorporating mass flow rate, temperature, and pressure values specific to different flight phases (ground and climb), in order to evaluate the system's behavior under varying altitude conditions. In the modeling process, mass flow rates of 0.208 and 0.322 kg/s, temperature ranges of 540.75–702.2 K and 373.75–298.86 K, and absolute pressures between 3.2 and 1 bar were used. Key performance indicators such as thermal distribution, energy transfer efficiency, and flow-induced pressure drop were analyzed to assess the ısı değiştirici. Furthermore, the sizing process—formulated using conventional design equations—was validated through CFD analysis to determine the necessary surface area and geometric dimensions for effective heat transfer. The results reveal that different flight conditions significantly influence the heat exchanger design, indicating the need for optimization of design parameters and adjustment of operating conditions to ensure efficient performance. The results obtained through this research are intended to support the advancement of ısı değiştirici technologies in aircraft ECS applications, fostering improved thermal management and system efficiency.
Benzer Tezler
- The spatio-temporal dynamics of aerosols in the Marmara region and impact of land cover/use on atmospheric environment
Marmara bölgesindeki aerosollerin mekansal-zamansal dinamiksel ve arazi örtüsü/kullaniminın atmosferik ortam üzerindeki̇ etkisi
PARIA ETTEHADI OSGOUEI
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ KAYA
- Aerodynamic performance enhancement of a 27-inch APC propeller through geometric modifications
Geometrik değişiklikler yoluyla 27 inçlik bir APC pervanenin aerodinamik performansının artırılması
MEHMET EMİN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Modeling of the marine diesel engines with comparative machine learning methodologies
Gemi dizel motorların karşılaştırmalı makine öğrenmesi yöntemleri ile modellenmesi
MEHMET İLTER ÖZMEN
Doktora
İngilizce
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL
- Investigation of urban heat island intensity and developing mitigation strategies for istanbul
İstanbul için şehir ısı adası şiddetinin araştırılması ve azaltma stratejilerinin geliştirilmesi
SİMGE İREM BİLGEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YURDANUR S. ÜNAL
- Ticari araçların yüksek akım güç devreleri içinpasif soğutucu tasarımı ve termal performans analizi
Passive cooler design and thermal performance analysis for high current power circuits of commercial vehicles
HAMDİ YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKERİYA PARLAK